Recursos microbianos ligninolíticos: potencial para deslignificação e produção de ligninases

• Ano de defesa: 2016
• Autor(a) principal: Lopes, Viviane Cristina Padilha [UNESP]
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Estadual Paulista (Unesp)
• Palavras-chave em Português: Biomassa lignocelulósica; Consórcio fúngico; Otimização; Planejamento experimental; Tratamento biológico; Lignocellulosic biomass; Biological treatment; Fungal consortia; Optimization; Experimental design
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/11449/146679

A degradação biológica da lignina pode ser realizada por fungos de podridão branca, parda e mole, os quais produzem enzimas oxidativas especialmente lacases, manganês peroxidase (MnP) e lignina peroxidase (LiP). Neste trabalho, foi investigada a interação entre diferentes fungos filamentosos para formar consórcios capazes de remover a lignina de resíduos agroindustriais. Após triagens enzimáticas realizadas para LiP, MnP, Lacase e glioxal oxidase (GLOX), 8 isolados apresentaram potencial para aplicação de degradação lignocelulósica e 5 fungos foram selecionados como os melhores produtores das enzimas estudadas. As capacidades de interação e inibição de crescimento dos isolados selecionados foram estudadas para posterior montagem dos consórcios. Desta maneira, 6 diferentes consórcios foram estruturados e submetidos a testes de degradação de lignina utilizando três diferentes resíduos derivados da agroindústria: sabugo de milho, casca de arroz e bagaço de cana. Dados de seletividade (celulose/lignina) foram também utilizados como parâmetro de avaliação dos consórcios. Os consórcios C5 (Tinctoporellus sp. e Marasmiellus sp. e Aspergillus sect. flavi) e C6 (Tinctoporellus sp. e Marasmiellus sp. Fusarium sp.) apresentaram resultados mais coerentes de degradação de lignina, seletividade e atividades enzimáticas no bagaço de cana após 7 dias a 28ºC. A casca de arroz apresentou menor degradabilidade devido a uma maior resistência ao ataque microbiano. O sabugo de milho foi melhor degradado por consórcios que apresentaram habilidade em reduzir a lignina e os polissacarídeos. Sendo assim, os consórcios C5 e C6 foram submetidos aos experimentos de degradação do bagaço de cana por 15 dias. Os resultados revelaram que o consórcio C5 foi mais eficiente no processo de deslignificação e apresentou melhores resultados de seletividade. Para aumentar o rendimento da deslignificação, 3 experimentos de otimização do processo foram realizados utilizando o planejamento experimental do tipo Plackett-Burman (PB). Aumentos sequenciais da deslignificação foram observados a cada experimento, onde as duas melhores condições de cultivo encontradas (PB3) apresentavam: i) inóculo fúngico (7), 8 mM de CuSO4, 0,4 g/L de KH2PO4 e 2,5 g de bagaço de cana (ensaio 10) e ii) inóculo fúngico (7), 20 g/L de glicose, 2 g/L de extrato de levedura, 8 mM de CuSO4 e 2,5 g de bagaço de cana (ensaio 5). As condições de cultivo dos ensaios 10 e 5 permitiram uma porcentagem de deslignificação correspondente a 57,65% e 49,73%, respectivamente. Os melhores resultados de seletividade (celulose/lignina e xilana/lignina) foram, de maneira geral, condizentes com os melhores resultados de deselignificação. Experimentos adicionais foram conduzidos visando avaliação da influência do sulfato de cobre no crescimento dos fungos dos consórcios e nos fungos de maneira isolada, e avaliação da deslignificação em cultivos contendo extrato de malte e bagaço de cana. Os resultados revelaram que a presença do sulfato de cobre não interferiu na eficiência dos consórcios frente à deslignificação. Na presença do sulfato de cobre a porcentagem de seletividade da lignina do bagaço de cana pelo consórcio C5 (53,18%) foi muito próxima à obtida no PB3. Neste teste, houve produção de LiP e MnP, enquanto a lacase foi detectada na ausência do sulfato de cobre. Os resultados da deslignificação dos experimentos em meio malte e bagaço de cana foram inferiores aos resultados com o meio otimizado, destacando a importância da aplicação do planejamento experimental para a otimização de processos. Os resultados do presente trabalho evidenciam o potencial do consórcio C5 para a deslignificação do bagaço de cana em 7 dias de cultivo.